Historie procesorů začala pozdě

Pro znalce současného gigantu s názvem Intel se právě první dva roky firmy zdají neuvěřitelné (ostatně jako u vět


Pro znalce současného gigantu s názvem Intel se právě první dva roky firmy
zdají neuvěřitelné (ostatně jako u většiny později velkých firem). Firma byla
založena 18. června 1968 s ideou vyrábět polovodičové paměti. Intel 1968-69
Prvním produktem přinášejícím peníze byl obvod 3101, Schottky bipolární
64bitová SRAM paměť. Oněch 64 bitů nebyla šířka sběrnice, ale kapacita celého
integrovaného obvodu. Ve velmi krátké době následovala první komerční paměť
DRAM s označením 2101. Později se rodina paměťových obvodů rozrostla o model
1702, což byla první komerční EPROM (elektricky programovatelná trvalá paměť).
Říjen 1969 vypadal po přijetí objednávky firmy Busicom špatně. Intel pocítil
ono české "nejsou lidi". Bylo jasné, že objednaných 12 obvodů prostě nemá kdo
navrhnout. Intel byla "paměťová" firma a nikoli firma pro navrhování
zakázkových obvodů. Ale protože potřebovala peníze, zakázku přijala. Nouze
naučila Intel vyrábět procesory tehdy Ted Hoff navrhnul místo dvanácti obvodů
jednočipový procesor s doprovodnými obvody. Obvod 4004 doplňovaly do funkčního
celku dva paměťové obvody a jeden I/O obvod.
Intel 1970-71
Přestože již v dubnu 1970 existoval obvod, který bychom mohli nazvat 4004,
nikdo netušil, co s ním (bohužel ani v Intelu ne), natož jak jej využít v
zakázce Busicomu. Pracovník této firmy Masatoshi Shirma přijel na inspekci, a
když viděl stav věcí, doslova se rozzuřil.
Naštěstí pro Intel tehdy Federico Faggin opustil firmu Fairchild a nastoupil do
Intelu. On s dalšími designéry firmy završil návrh celku, když doplnil tři
obvody, potřebné pro chod vlastního procesoru. První prototyp doprovodného
obvodu 4001 pracoval v říjnu 1970 bez chyby. Ten obsahoval 256 B paměti typu
ROM. V listopadu 1970 následovala 320bitová paměť RAM v obvodu 4002, a opět bez
chyby. Ve stejné době byl dokončen i obvod 4003, sloužící k rozšíření vstupně
výstupních vývodů pro možnost připojení displejů, klávesnic atd.
Dne 29. prosince 1970 byl vyroben první procesor 4004, ale jako z udělání
nepracoval. Chyba byla poměrně jednoduchá při výrobě se zapomnělo na celou
jednu vrstvu. 20. ledna 1971 se vše povedlo a procesor pracoval. Vyskytly se
ještě nějaké drobné chyby, ale ty byly odstraněny v následujících dnech. V
únoru 1971 provedl Intel slavný test výkonnosti, kdy procesor přetaktoval
6,8krát ze 108 na 740 kHz.
Procesory nechtěnými dětmi
Uprostřed března 1971 vyexpedoval Intel první procesory firmě Busicom. Ta
vytvořila první dva prototypy kalkulátoru. Měla však na nich malý zájem a
především stále řešení firmy Intel nevěřila. Pokud by právě v této chvíli
komunikace mezi Intelem a Busicomem ustala, procesor 4004 by nikdy nespatřil
světlo světa. Krachující firma Busicom potřebovala kriticky nutně každý dolar a
prodávala naprosto vše. Prodala tedy v květnu 1971 i licenci na procesorovou
technologii (které nevěřila) za 60 tisíc dolarů.
Přestože se to zdá absurdní, podobná situace se opakovala u firmy Computer
Terminal. Ti pro změnu nechtěli osmibitový procesor 8008, který se pro ně
připravoval. Licenční práva tedy opět přešla na Intel. Komerčně se dostal do
prodeje až 1. dubna 1972.
Počítače pro masy 60. let
Jak vlastně vypadala elektronika kalkulaček té doby, schopná výpočtů? Základem
bývaly jednobitové výpočetní jednotky. Motivací pro první procesor bylo naopak
jádro minipočítače firmy Data General. Ta ve své době konkurovala minipočítačům
Digital, IBM a dalších společností. Základem minipočítače Data General řady
1200 byl obvod 74181 z roku 1968, což byl čtyřbitový ALU (aritmeticko-logický
obvod), vyráběný technologií TTL (tj. logická jednička odpovídala napětí +5 V,
logická nula odpovídala napětí 0 V). Přepočteno na jiné celky obvod 74181
obsahoval 75 ekvivalentních hradel.
První procesor tedy do určité míry kopíroval vlastnosti právě tohoto obvodu.
Problém nastal při výběru pouzdra čipu v kombinaci s vlastnostmi. Tato pro
mnohé drobná komplikace vlastně částečně způsobila revoluci. Doposud totiž bylo
výhodné propojovat vlastní elektroniku s klávesami tak, že určitá funkce byla
přímo spojena s určitým tlačítkem. Pokud by se vše integrovalo do jediného
obvodu, musel by ten mít desítky vývodů, což tehdy nebylo zvykem; taková
pouzdra se té době prostě nevyráběla. Zvoleno bylo tedy 16pinové pouzdro s tím,
že příkazy uživatele kalkulátoru nepůjdou přímo z tlačítek k jednotlivým
výkonným částem přímo, ale že se budou ukládat v externí mezipaměti s
rozšířením počtu vývodů a z té se budou postupně vykonávat. Pokud bude potřeba
mezipaměť, mohla by mít uložené složitější výpočetní postupy tak, aby je
nemusel vykonávat uživatel kalkulátoru. Ten do této chvíle totiž uměl jen
nejzákladnější operace (sčítání, odečítání).
Další problém byl nasnadě tehdejší možnosti dovolovaly umístit do pouzdra
integrovaného obvodu zhruba 2 000 tranzistorů. Z tak malého množství se celek
složit nemohl, muselo být tedy zvoleno kompromisní čtyřobvodové řešení. Díky
tomu bylo možné počítat se zhruba 8 000 tranzistory. Přestože se z dnešního
pohledu zdá rozšíření na čtyři obvody za komplikaci, v době vzniku to byl
revoluční počin. Původní objednávka totiž vyžadovala řešení s dvanácti obvody.
Tehdy ještě nikdo netušil, co vlastně vzniklo. Jednalo o anonymní zakázkové
řešení jakéhosi Intelu (tehdy několik let existující prakticky bezvýznamné
firmičky) pro japonskou společnost. Inženýři Intelu (vlastně tvůrci obvodu) si
uvědomili, že jej nemusejí využít jen pro vykonávání výpočtů, ale k nesčíslnému
množství dalších operací. Právě tento okamžik rozhodl o budoucnosti.
i4004
Jak vlastně vypadal? První procesor označený Intelem i4004, měl podle původního
zadání 4bitovou šířku (po obvodu 74181) a dovedl adresovat jen 640 B (slovy
šest set čtyřicet bajtů). Pro dané účely dostačující. Pro stavbu bylo použito 2
250 tranzistorů s výslednou plochou 24 čtverečních milimetrů.
Procesor i4004 měl tzv. Harvardskou architekturu. Ta spočívá v paměti pro data
oddělené od paměti pro programy. Dodnes se tento způsob využívá u některých DSP
procesorů (řízení motorů atd.) nebo v jednočipových počítačích (PIC, Intel
8041/51/96 atd.). Dnešní procesory však mají odlišnou architekturu, kde paměť
pro data i programy je shodná. To usnadňuje přenositelnost programů i s
potřebnými daty.
Údaje většiny zdrojů hovoří o taktu 108 kHz, ovšem procesor byl navržen tak,
aby mohl pracovat (a skutečně pracoval) do taktu 740 kHz (neboli skoro 7x
tolik). Výkon při sčítání byl tak vysoký, že se mohl směle srovnávat s výkonem
IBM 1620 (výkonná konzole). Ten ovšem pracoval s taktem 1 MHz.
Start revoluce
Intel tedy držel všechny trumfy v ruce, ovšem o budoucím směru výpočetní
techniky vlastně nikdo nevěděl. Plynuly týdny a měsíce bez nějakého úspěchu.
Právě 15. listopadu 1971 se se firma rozhodla obvod i4004 konečně oficiálně
představit a prodávat jej samostatně (včetně podpůrných obvodů pochopitelně).
Bez publicity to nešlo ani v té době. Všemu nahrál článek v tehdy velmi
populárním časopise Electronic News s názvem "Announcing a New Era in
Integrated Electronics". Všechny dosavadní překlady uvádějí chybně "Integrated
Electronic" jako "integrovaná elektronika". Správně se však nepřekládá. Důvod?
Jedná se totiž o název firmy INTegrated ELectronic (dnes Intel).
Možná vás již napadlo, proč byl první procesor vyroben až roku 1971, když
počítače existovaly od druhé světové války. Počítač existoval jako jeden velký
kolos, který zpracovával zadanou úlohu. Ta byla zaintegrována přímo do počítače
"na tvrdo", takže počítače bývaly jednoúlohové. Jednou částí počítače byla
rovněž ta, která vykonávala příkazy. Z dnešního pohledu ji můžeme označit za
procesor, ovšem tehdy takové dělení zkrátka nemělo smysl. Pokud se počítač
dělil, tak to byly menší celky než procesor (např. dekodér instrukce, ALU
atd.). Až integrace procesoru do jediného obvodu jednoznačně oddělila části
procesoru od ostatních částí počítače. Procesor jako výkonná část tedy
existoval vždy, jen se ho nikdo neodvážil takto pojmenovat.
Terminologie tehdejší doby byla přímá a jednoznačná. Pod pojmem počítač se
značilo cosi, co skutečně počítá. Pojem procesor tedy značil to, co vykonává.
To ale činila kdejaká část tehdejších počítačů. Použitím terminologie 80. let
by se dalo říci, že počítač měl celou řadu koprocesorů (dnešní terminologií
akcelerátorů). Proto nebylo jednoduché ze složitých a komplexních sálových
počítačů vybrat část, která by mohla být jednoznačně označena za procesor.
V sálových počítačích byl procesor ne zrovna malých rozměrů. Podle složitosti,
použité výrobní technologie a výsledných rozměrů celého počítače mohl nabýt
procesor velikosti od nočního stolku přes obyčejnou skříň až po šatní skříň
(dnes bychom řekli rack stojan).
Příčinou byla již naznačená hranice tehdejší technologie výroby integrovaných
obvodů. Ty roku 1970 mohly koncentrovat na jediný čip okolo 2 000 tranzistorů.
Aby procesor mohl mít datovou šířku 16 bitů (tehdejší vrchol) a zpracovávat i
náročnější příkazy, musel mít stovky i více takových obvodů.

Svět té doby
1964 IBM uvádí System/360
1965 Gordon Moore, pracovník firmy Fairchild, vyslovuje tzv. Moorův zákon
1966 Digital (DEC) uvádí první velmi výkonný minipočítač PDP-8
1967 vznik programovacího jazyka BASIC
1968 Edison de Castro opouští DEC, zakládá Data General a vzniká minipočítač DG
Nova (na základě vlastního obvodu 74181)
Moore a Noyce zakládají M&N Company
Douglas Engelbart představuje počítačovou myš z roku 1963 a hypertext
1969 počítač pro sondu Mariner na Mars dosáhl 128 22bitových slov
americké ministerstvo obrany zřizuje ARPAnet (základ Internetu)
1970 první 16bitový minipočítač DEC PDP-11
IBM poprvé použila pružný disk (floppy disk neboli disketa)
Alain Colmerauer přináší jazyk PROLOG (PROgramming in LOGic)
1971 paměť Mariner Mars rozšířena na 512 slov délky 22 bitů
Bowmar Instruments představuje první kapesní kalkulátor Bowmar Brain
Intel uvádí i4004
1972 Intel uvádí i8008
Hewlett-Packard představuje první kapesní vědeckotechnický kalkulátor HP-35
Ray Tomlinson posílá první e-mail
1974 Intel představuje i8080 (vyžaduje jen 6 podpůrných obvodů)
MITS uvádí počítač Altair za neuvěřitelně nízkou cenu 397 dolarů
William (Bill) Henry Gates III a Paul Allen vytvářejí BASIC pro Altair
1975 Ceymour Cray představuje první superpočítač CRAY-I
počítač MITS Altair 8800 se objevil na obálce Popular Electronics
Bill Gates a Paul Allen zakládají Micro-Soft
1976 Bill Mensch ve firmě Mostek představuje mikroprocesor 6502
Steve Jobs a Steve Wozniak vyrábějí v garáži první počítač Apple I
1977 Apple uvádí Apple II s MOS 6502
Commodore představuje PET 2001 s MOS 6502
1978 Intel uvádí i8086 (první 16bitový mikroprocesor)
1979 vzniká první tabulkový procesor na světě VISICALC, určený pro Apple
MicroPro představuje první textový editor WordStar, určený pro CP/M
Motorola uvádí 68000 (první 32bitový procesor)
1980 Bill Gates kupuje práva na DOS za 10 000 USD
1981 Hayes představuje Hayes
Smartmodem 300 s AT instrukcemi a rychlostí 300 b/s
1981 IBM uvádí PC
Listopad a Intel
15. listopadu 1971 -i4004 (108 kHz)
Ę9. listopadu 1992 -i486SL (25 a 33 MHz)
Ę1. listopadu 1995 -Pentium Pro (150 až 200 MHz)
13. listopadu 2000 -Celeron (733 a 766 MHz poslední modely s FSB 66 MHz)
20. listopadu 2000 Pentium 4 (1,4 a 1,5 GHz)
1 1892 / rsm









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.